Análisis en profundidad

Robótica industrial: qué es, cómo funciona y áreas de aplicación

16 Nov 2021

Eugenio Tommasi

robótica industrial

El desarrollo de la Industria 4.0 ha favorecido el desarrollo del conocimiento y la difusión de la robótica industrial incluso entre las empresas más pequeñas. De hecho, con el amplio desarrollo tecnológico al que asistimos día a día, los sistemas de automatización de vanguardia están ganando popularidad tanto para aumentar la eficiencia en la producción como para desarrollar nuevas vías de negocio.

En el sector industrial, en particular, los robots mecánicos parecen haber adquirido una gran importancia. En algunos casos, puede ser difícil, si no imposible, imaginar el trabajo sin la ayuda de los robots industriales.

Pero, ¿qué es un robot industrial y qué se entiende por robótica industrial?

Dado que estos temas son fundamentales, como se acaba de mencionar, es necesario hacer una descripción general del tema. De este modo, será posible comprender con claridad y sin ambigüedades cuáles son las ventajas de la robótica industrial en la actualidad y cuáles podrían ser los desarrollos futuros que ayuden a la humanidad a seguir progresando en el sector industrial.

¿Qué es la robótica industrial y qué se entiende por robots industriales?

En primer lugar, hay que entender qué se entiende por robótica industrial. De hecho, este aspecto es la piedra angular de todo el tema y si puedes entenderlo, habrás dado un gran paso adelante en el tratamiento de la visión general.

La robótica industrial es un campo que se ha desarrollado en los últimos años, con el uso de sistemas automatizados como parte integral del trabajo industrial. En la robótica industrial, un sistema de automatización sustituye, por tanto, a un hombre en la cadena de montaje, que realiza siempre el mismo trabajo a un ritmo constante y frenético.

Todas las herramientas mecánicas diseñadas para realizar una determinada tarea de forma autónoma forman parte de la robótica industrial. El sistema automático en cuestión se llama robot.

Qué es un robot (todas las definiciones)

Llegados a este punto, es necesario entender qué se entiende por robot. Pues bien, en este caso, no hay una única definición para responder a esta pregunta. En el caso de la robótica industrial, la definición de robot puede tener tres significados diferentes. Estos son

RIA (Instituto de Robótica de América)

Esta es la definición más común y aceptada por los expertos en el campo de la robótica industrial. En este caso, afirma que un robot es una herramienta reprogramable multifuncional, hecha con el propósito específico de mover, añadir, quitar objetos como materiales, piezas y herramientas a través de movimientos que están programados de antemano.

Además, una vez en el lugar de trabajo, el robot puede adquirir datos del entorno externo y procesarlos para desarrollar una inteligencia artificial, comportándose en consecuencia para optimizar su trabajo.

Definición simple

La definición simple es la más favorecida por los expertos pragmáticos que quieren programar máquinas perfectas capaces de hacer el trabajo a gran velocidad sin ningún defecto. Esta definición afirma que un robot representa una conexión inteligente especial entre la percepción y la acción.

ISO 8373

Existe otra definición que se remonta a la norma ISO 8373, que representa en general el vocabulario para el tema de la robótica industrial y los robots aplicados en este sector. Esta definición establece que un robot es un sistema con control automático, reprogramable y multifuncional, que puede ser fijo en el suelo o móvil, de tres o más ejes y su finalidad es ser utilizado para operaciones de automatización industrial.

De todas las definiciones analizadas se desprende que un robot es mucho más que una simple herramienta mecánica. Es un producto que tiene su propia estructura conectada, que a su vez está compuesta por otras subconexiones que le permiten realizar el trabajo y las acciones que previamente ha programado. El robot realiza muy bien la tarea que se le asigna, pero al mismo tiempo puede modificar su forma de trabajar de forma aún más eficiente, adquiriendo una especie de inteligencia que le permite procesar una gran cantidad de datos externos.

Los componentes de un sistema robótico

Las estructuras mecánicas de un robot pueden variar en función del sistema automático que se considere. Sin embargo, hay algunos puntos o componentes comunes que representan las directrices en cierto sentido de una estructura mecánica genérica.

En primer lugar, está la cadena cinemática de un robot, también conocida comúnmente como brazo. Este componente, a su vez, está formado por una serie de cuerpos rígidos, identificados con el nombre de eslabones, interconectados por una serie de juntas mecánicas denominadas articulaciones.

En cualquier caso, hay que tener en cuenta que un extremo de la cadena del robot está siempre fijado al suelo. Al final del último cuerpo rígido se encuentra otro componente, el efector final. A este órgano mecánico se le puede acoplar una pinza o una herramienta genérica para que el robot realice la acción requerida. El nombre de la pinza en inglés es Gripper, mientras que cuando se encuentra cualquier otra herramienta, el nombre a utilizar es Tool.

Control de movimiento en robótica

Para dar movilidad al robot y permitirle realizar diversos movimientos, hay que colocar el tipo de articulación adecuado. Las juntas disponibles pueden ser de dos tipos diferentes: rotoidales o prismáticas.

En el caso de las articulaciones rotodinámicas, el movimiento se controla mediante la acción rotacional y relacional. En este caso, el robot tendrá una gran libertad para realizar movimientos que le permitan hacer su trabajo lo mejor posible, sin complicaciones de ningún tipo.

En el caso de las articulaciones prismáticas, se consigue un movimiento de traslación entre dos piezas mecánicas. Desde este punto de vista, los movimientos entre dos o más componentes del robot están interconectados y el sistema de automatización podrá moverse siguiendo órdenes esquemáticas precisas.

Las estructuras mecánicas más comunes de un robot

Actualmente existen robots en el mercado y en el sector industrial que tienen estructuras mecánicas reconocidas y comunes. Se pueden encontrar estructuras mecánicas estándar, por así decirlo:

– Robots cartesianos

Un robot cartesiano es muy especial. En general, estos robots se utilizan porque pueden posicionar objetos con extrema precisión. Suelen utilizarse con objetos que deben manipularse con extremo cuidado. Los robots cartesianos se caracterizan por su extrema rigidez debido a su estructura mecánica. Estos sistemas se construyen con tres juntas prismáticas. Además, estos robots no permiten orientar un objeto.

– Robots antropomórficos

Estos robots adoptan una geometría antropomórfica que reproduce crudamente el cuerpo humano. De hecho, mediante el uso de tres articulaciones rotatorias, los robots antropomórficos intentan reproducir lo que son los movimientos habituales del brazo humano. No es de extrañar que la segunda articulación de estos robots especiales se denomine hombro, mientras que la tercera se reconoce como codo. Los robots antropomórficos son los principales sistemas que se utilizan como manipuladores en la robótica industrial.

– Robot SCARA

Por último, hay robots que utilizan lo que se conoce como geometría SCARA. El nombre de estos robots es una sigla en inglés de la expresión “brazo robótico de elasticidad restringida”. Como su nombre indica, la particularidad de estos robots es que pueden cambiar la rigidez con la que tienen que operar. En el caso de cargas pesadas, la rigidez se vuelve extremadamente alta, mientras que cuando se trata de cargas ligeras la rigidez se reduce al mínimo. Esta característica particular es ideal para ayudar a los robots a realizar tareas de montaje vertical.

¿Qué tipos de robots existen?

También hay diferentes tipos de robots disponibles en el campo de la robótica industrial. Suele haber robots de primer nivel, de segundo nivel y de tercer nivel. En el contexto, las diferencias entre estos tres tipos son:

1. Robots de primer nivel

Un robot industrial de primer nivel está programado para realizar y reproducir fielmente la tarea que se le ha asignado. Utilizando un software específico en su interior, el robot funciona según parámetros preestablecidos relativos a la velocidad, la dirección, la distancia y la aceleración, realizando naturalmente movimientos coordinados.

2. Robots de segundo nivel

Los robots de segundo nivel se definen como aquellos que tienen un sistema interno flexible, capaz de adaptarse a diferentes situaciones de trabajo. Por ejemplo, los sistemas automáticos de visión artificial entran en esta categoría. Gracias a esta característica, la estructura mecánica entiende cómo planificar la trayectoria de un robot para adaptarla a la forma del objeto y a su tamaño.

3. Robots de tercer nivel

Los robots de nivel 3 están equipados con redes neuronales. Gracias a estos increíbles componentes, los robots son capaces de tomar decisiones de forma autónoma. Actualmente, este tipo de robot no se utiliza en la robótica industrial, pero se están desarrollando prototipos que podrían cambiar el futuro del sector.

¿Cuál es el futuro de los humanos en relación con la robótica industrial?

Con la robótica industrial en la fabricación inteligente, la fábrica del futuro es cada vez más una realidad. Ya en el presente asistimos a una maravillosa relación, ya que el robot industrial coopera con el hombre a la perfección.

En los próximos años se producirá una increíble evolución en este sentido. Hay que entender que, por ahora, la interacción persona-robot es todavía mínima.

Sin embargo, con el posible uso de robots de tercer nivel en la robótica industrial, la interacción entre el hombre y la máquina podría aumentar exponencialmente.

Con la ayuda de máquinas capaces de tomar decisiones autónomas, se podría reducir el tiempo de inactividad y el tiempo improductivo en el lugar de trabajo. Esperamos, sin embargo, que el futuro pueda ser mejor y no se convierta en una oscura distopía imaginada hace décadas por grandes escritores de ciencia ficción como Asimov o Dick.

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Eugenio Tommasi
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